Giáo trình Mạng truyền thông công nghiệp cung cấp cho người học những kiến thức như: Giới thiệu tổng quan; Nhiễu và giải pháp; Mạng Industrial Etherne; Truyền thông Radio và wireless. Mời các bạn cùng tham khảo!
Các hệ thống và thiết bị điều khiển hiện đại
Các chuẩn truyền thông
2 Bài 2: Nhiễu và giải pháp
2.2 Những sự cố thường gặp và cách giải quyết
2.3 Nhiễu và các giải pháp xử lý
3.2 Một số loại tốc độ truyền thông
4 Bài 4: Truyền thông Radio và wireless
4.2 Thiết bị truyền thông Radio
4.3 Đặc điểm của VHF/UHF
* Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành được tính bằng giờ thực hành
Bài 1: Giới thiệu tổng quan Thời gian: 2 giờ
- Mô tả được cấu trúc mạng truyền thông trong công nghiệp
- Trình bày được các chuẩn truy ền thông
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
1.2 Các hệ thống và thiết bị điều khiển hiện đại
1.3 Mô hình kết nối hệ thống mở
1.3.1 Mô hình hệ thống mở
1.4 Các thủ tục truyền thông
Bài 2: Nhiễu và giải pháp xử lý Thời gian: 15 giờ
- Trình bày được nguồn gốc nhiễu và các giải pháp xử lý.
- Phân tích được các giải pháp chống được nhiễu trong truyền thông
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
2.2 Những sự cố thường gặp và cách giải quy ết
2.2.1 Những sự cố thường gặp
2.3 Nhiễu và các giải pháp xử lý
2.3.1 Nguồn gốc của nhiễu điện
2.3.3 Tốc độ dẫn của dây cáp
Bài 3: Mạng Industrial Ethernet Thời gian: 30 giờ
- Liệt kê được cấu trúc mạng Industrial Ethernet
- Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
3.2 Một số loại tốc độ truy ền thông Ethernet
3.2.1 Một số loại tốc độ
3.3.2 Kết nối và dây cáp
3.3.5 TCP/IP và Industrial Ethernet
3.4.2 Các vấn đề và lỗi cơ bản
3.4.4 Các vấn đề và giải quy ết
Bài 4: Mạng truyền thông Radio và wireless Thời gian: 28 giờ
- Liệt kê được cấu trúc mạng AS-i
- Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
4.2 Thiết bị truyền thông Radio
4.2.2 Đặc điểm & chức năng các bộ phận
4.3 Đặc điểm của VHF/UHF
4.4.1 Tổng quan các mô đun
4.4.2 Chức năng & đặc điểm các môđun
- Hiểu các vấn đề cơ bản trong mạng truyền thông.
- Mô tả được cấu trúc mạng truyền thông trong công nghiệp
- Trình bày được các chuẩn truyền thông
- Phân biệt được các mạng trong công nghiệp, các ứng dụng và tầm quang trong của hệ mở.
- Chủ động, sáng tạo an toàn cẩn thận trong quá trình học tập.
Mạng truyền thông công nghiệp là gì?
Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các hệ thống thông số, truyền bít nối tiếp, được sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp Các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp phổ biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các cảm biến, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và các máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty.
Tuy nhiên mạng truyền thông công nghiệp không hẳn là mạng máy tính và cũng không là mạng viễn thông Giữa chúng có một số điểm chung và vài điểm khác biệt sau:
+ Mạng viễn thông có phạm vi địa lý và số lượng thành viên tham gia lớn hơn rất nhiều, nên các yêu cầu kỹ thuật ( cấu trúc mạng, tốc độ truyền thông, tính năng thời gian thực …) rất khác, cũng như các phương pháp truyền thông( truyền tải dải rộng) dải cơ sở, điều biến, dồn kênh, chuyển mạch, ) thường phức tạp hơn nhiều so với mạng truyền thông công nghiệp.
+ Đối tượng của mạng viễn thông bao gồm cả con người và thiết bị kỹ thuật, trong đó cong người đóng vai trò chủ yếu Vì vậy các dạng thông tin cần trao đổi bao gồm cả tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dư liệu Đối tượng của mạng công nghiệp thuần túy là các thiết bị công nghiệp nên dạng thông tin quan tâm duy nhất là dữ liệu.
+Mạng truyền thông công nghiệp thực chất là một dạng đặc biệt của mạng máy tính, có thể so sánh với mạng máy tính thông thường ở các điểm giống nhau và khác nhau như sau:
+ Kỹ thuật truyền thông số hay truyền dữ liệu là đặc trưng chung của 2 lĩnh vực
+ Trong nhiều trường hợp, mạng máy tính sử dụng trong công nghiệp được coi là một phần( ở các cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất và quản lý công ty) trong mô hình phân cáp của mạng công nghiệp.
+ Yêu cầu về tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích trong môi trường công nghiệp của mạng truyền thông công nghiệp cao hơn so với một mạng máy tính thông thường, trong khi đó mạng máy tính thường yêu cầu cao hơn về độ bảo mật,
+ Mạng máy tính có phạm vi trải rộng rất khác nhau có thể nhỏ như mạng Lan cho một nóm vài máy tính hoặc lớn như mạng Internet Trong nhiều trường hợp mạng máy tính gián tiếp sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu của mạng viễn thông Trong khi đó, cho đến nay các hệ thống mạng công nghiệp thường có tính chất độc lập, phạm vi hoạt động tương đối hẹp. Đối với hệ thống truyền thông công nghiệp, đặc biệt là ở các cấp dưới thì các yêu cầu về tính năng thời gian thực, khả năng thực hiện đơn giản, giá thành hạ lại được đặt ra hàng đầu.
Vai trò của mạng truyền thông công nghiệp:
Một bộ điều khiển cần được ghép nối với các cảm biến và cơ cấu chấp hành Giữa các bộ điều khiển trong một hệ thống điều khiển phân tán cũng cần trao đổi thông tin với nhau để phối hợp thực hiện điều khiển cả quá trình sản xuất Ở một cấp cao hơn, các trạm vận hành trong trung tâm điều khiển cũng cần được ghép nối và giao tiếp với các bộ điều khiển để có thể theo dõi, giám sát toàn bộ quá trình sản xuất và hệ thống điều khiển Vậy nếu sử dụng mạng truyền thông trong công nghiệp sẽ có những lợi ích sau:
- Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị công nghiệp: một số lượng lớn các thiết bị thuộc các chủng loại khác nhau được ghép nối với nhau thông qua một đường truyền duy nhất.
- Tiết kiệm dây nối và công thiết kế, lắp đặt hệ thống: nhờ cấu trúc đơn giản, việc thiết kế hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhiều Một số lượng lớn cáp truyền được thay thế bằng một đường duy nhất, giảm chi phí đáng kế cho nguyên vật liệu và công lắp đặt.
- Nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin: Khi dung phương pháp truyền tín hiệu tương tự cổ điển, tác động của nhiễu dễ làm thay đổi nội dung thông tin mà các thiết bị không có cách nào nhận biết Nhờ kỹ thuật truyền thông số, không những thông tin truyền đi khó bị sai lệch hơn mà các thiết bị nối mạng còn có them khả năng tự phát hiện lỗi và chuẩn đoán lỗi nếu có Hơn thế nữa, việc bỏ qua nhiều lần chuyển đổi qua lại tương tự số và số tương tự nâng cao độ chính xác của thông tin.
- Nâng cao độ linh hoạt, tính năng mở của hệ thống: Một hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế tạo điều khiện cho việc sử dụng các thiets bị nhiều hang khác nhau Việc thay thế thiết bị, nâng cấp và mở rộng phạm vi chức năng của hệ thống cũng dễ dàng hơn nhiều Khả năng tương tác giữa các thành phần được nâng cao nhờ giao diện chuẩn.
- Đơn giản hóa/ tiện lợi hóa việc tham số hóa, chuẩn đoán, định vị lỗi, sự cố các thiết bị: Với một đường truyền duy nhất, không những các thiết bị có thể trao đổi dữ liệu quá trình mà còn có thể gửi cho nhau các dữ liệu tham số, dữ liệu trạng thái, dữ liệu cảnh báo và dữ liệu chuẩn đoán Các thiết bị có thể tích hợp khả năng tự chuẩn đoán, các trạm trong mạng cũng có thể có khả năng cảnh giới lẫn nhau Việc cấu hình hệ thống, lập trình, tham số hóa, chỉnh định thiết bị và đưa vào vận hành có thể thực hiện từ xa qua một trạm kỹ thuật trung tâm.
- Mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới của hệ thống: Sử dụng mạng truyền thông công nghiệp cho phép áp dung các kiến trúc điều khiển mới như điều khiển phân tán, điều khiển giám sát hoặc chuẩn đoán lỗi từ xa qua Internet, tích hợp thông tin của hệ thống điều khiển và giám sát với thông tin điều hành sản xuất và quản lý công ty.
Những sự cố thường gặp và cách giải quyết
Nhiễu và các giải pháp xử lý
3.2 Một số loại tốc độ truyền thông
4 Bài 4: Truyền thông Radio và wireless
4.2 Thiết bị truyền thông Radio
4.3 Đặc điểm của VHF/UHF
* Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành được tính bằng giờ thực hành
Bài 1: Giới thiệu tổng quan Thời gian: 2 giờ
- Mô tả được cấu trúc mạng truyền thông trong công nghiệp
- Trình bày được các chuẩn truy ền thông
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
1.2 Các hệ thống và thiết bị điều khiển hiện đại
1.3 Mô hình kết nối hệ thống mở
1.3.1 Mô hình hệ thống mở
1.4 Các thủ tục truyền thông
Bài 2: Nhiễu và giải pháp xử lý Thời gian: 15 giờ
- Trình bày được nguồn gốc nhiễu và các giải pháp xử lý.
- Phân tích được các giải pháp chống được nhiễu trong truyền thông
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
2.2 Những sự cố thường gặp và cách giải quy ết
2.2.1 Những sự cố thường gặp
2.3 Nhiễu và các giải pháp xử lý
2.3.1 Nguồn gốc của nhiễu điện
2.3.3 Tốc độ dẫn của dây cáp
Bài 3: Mạng Industrial Ethernet Thời gian: 30 giờ
- Liệt kê được cấu trúc mạng Industrial Ethernet
- Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
3.2 Một số loại tốc độ truy ền thông Ethernet
3.2.1 Một số loại tốc độ
3.3.2 Kết nối và dây cáp
3.3.5 TCP/IP và Industrial Ethernet
3.4.2 Các vấn đề và lỗi cơ bản
3.4.4 Các vấn đề và giải quy ết
Bài 4: Mạng truyền thông Radio và wireless Thời gian: 28 giờ
- Liệt kê được cấu trúc mạng AS-i
- Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
4.2 Thiết bị truyền thông Radio
4.2.2 Đặc điểm & chức năng các bộ phận
4.3 Đặc điểm của VHF/UHF
4.4.1 Tổng quan các mô đun
4.4.2 Chức năng & đặc điểm các môđun
- Hiểu các vấn đề cơ bản trong mạng truyền thông.
- Mô tả được cấu trúc mạng truyền thông trong công nghiệp
- Trình bày được các chuẩn truyền thông
- Phân biệt được các mạng trong công nghiệp, các ứng dụng và tầm quang trong của hệ mở.
- Chủ động, sáng tạo an toàn cẩn thận trong quá trình học tập.
Mạng truyền thông công nghiệp là gì?
Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các hệ thống thông số, truyền bít nối tiếp, được sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp Các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp phổ biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các cảm biến, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và các máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty.
Tuy nhiên mạng truyền thông công nghiệp không hẳn là mạng máy tính và cũng không là mạng viễn thông Giữa chúng có một số điểm chung và vài điểm khác biệt sau:
+ Mạng viễn thông có phạm vi địa lý và số lượng thành viên tham gia lớn hơn rất nhiều, nên các yêu cầu kỹ thuật ( cấu trúc mạng, tốc độ truyền thông, tính năng thời gian thực …) rất khác, cũng như các phương pháp truyền thông( truyền tải dải rộng) dải cơ sở, điều biến, dồn kênh, chuyển mạch, ) thường phức tạp hơn nhiều so với mạng truyền thông công nghiệp.
+ Đối tượng của mạng viễn thông bao gồm cả con người và thiết bị kỹ thuật, trong đó cong người đóng vai trò chủ yếu Vì vậy các dạng thông tin cần trao đổi bao gồm cả tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dư liệu Đối tượng của mạng công nghiệp thuần túy là các thiết bị công nghiệp nên dạng thông tin quan tâm duy nhất là dữ liệu.
+Mạng truyền thông công nghiệp thực chất là một dạng đặc biệt của mạng máy tính, có thể so sánh với mạng máy tính thông thường ở các điểm giống nhau và khác nhau như sau:
+ Kỹ thuật truyền thông số hay truyền dữ liệu là đặc trưng chung của 2 lĩnh vực
+ Trong nhiều trường hợp, mạng máy tính sử dụng trong công nghiệp được coi là một phần( ở các cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất và quản lý công ty) trong mô hình phân cáp của mạng công nghiệp.
+ Yêu cầu về tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích trong môi trường công nghiệp của mạng truyền thông công nghiệp cao hơn so với một mạng máy tính thông thường, trong khi đó mạng máy tính thường yêu cầu cao hơn về độ bảo mật,
+ Mạng máy tính có phạm vi trải rộng rất khác nhau có thể nhỏ như mạng Lan cho một nóm vài máy tính hoặc lớn như mạng Internet Trong nhiều trường hợp mạng máy tính gián tiếp sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu của mạng viễn thông Trong khi đó, cho đến nay các hệ thống mạng công nghiệp thường có tính chất độc lập, phạm vi hoạt động tương đối hẹp. Đối với hệ thống truyền thông công nghiệp, đặc biệt là ở các cấp dưới thì các yêu cầu về tính năng thời gian thực, khả năng thực hiện đơn giản, giá thành hạ lại được đặt ra hàng đầu.
Vai trò của mạng truyền thông công nghiệp:
Một bộ điều khiển cần được ghép nối với các cảm biến và cơ cấu chấp hành Giữa các bộ điều khiển trong một hệ thống điều khiển phân tán cũng cần trao đổi thông tin với nhau để phối hợp thực hiện điều khiển cả quá trình sản xuất Ở một cấp cao hơn, các trạm vận hành trong trung tâm điều khiển cũng cần được ghép nối và giao tiếp với các bộ điều khiển để có thể theo dõi, giám sát toàn bộ quá trình sản xuất và hệ thống điều khiển Vậy nếu sử dụng mạng truyền thông trong công nghiệp sẽ có những lợi ích sau:
- Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị công nghiệp: một số lượng lớn các thiết bị thuộc các chủng loại khác nhau được ghép nối với nhau thông qua một đường truyền duy nhất.
- Tiết kiệm dây nối và công thiết kế, lắp đặt hệ thống: nhờ cấu trúc đơn giản, việc thiết kế hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhiều Một số lượng lớn cáp truyền được thay thế bằng một đường duy nhất, giảm chi phí đáng kế cho nguyên vật liệu và công lắp đặt.
- Nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin: Khi dung phương pháp truyền tín hiệu tương tự cổ điển, tác động của nhiễu dễ làm thay đổi nội dung thông tin mà các thiết bị không có cách nào nhận biết Nhờ kỹ thuật truyền thông số, không những thông tin truyền đi khó bị sai lệch hơn mà các thiết bị nối mạng còn có them khả năng tự phát hiện lỗi và chuẩn đoán lỗi nếu có Hơn thế nữa, việc bỏ qua nhiều lần chuyển đổi qua lại tương tự số và số tương tự nâng cao độ chính xác của thông tin.
- Nâng cao độ linh hoạt, tính năng mở của hệ thống: Một hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế tạo điều khiện cho việc sử dụng các thiets bị nhiều hang khác nhau Việc thay thế thiết bị, nâng cấp và mở rộng phạm vi chức năng của hệ thống cũng dễ dàng hơn nhiều Khả năng tương tác giữa các thành phần được nâng cao nhờ giao diện chuẩn.
- Đơn giản hóa/ tiện lợi hóa việc tham số hóa, chuẩn đoán, định vị lỗi, sự cố các thiết bị: Với một đường truyền duy nhất, không những các thiết bị có thể trao đổi dữ liệu quá trình mà còn có thể gửi cho nhau các dữ liệu tham số, dữ liệu trạng thái, dữ liệu cảnh báo và dữ liệu chuẩn đoán Các thiết bị có thể tích hợp khả năng tự chuẩn đoán, các trạm trong mạng cũng có thể có khả năng cảnh giới lẫn nhau Việc cấu hình hệ thống, lập trình, tham số hóa, chỉnh định thiết bị và đưa vào vận hành có thể thực hiện từ xa qua một trạm kỹ thuật trung tâm.
- Mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới của hệ thống: Sử dụng mạng truyền thông công nghiệp cho phép áp dung các kiến trúc điều khiển mới như điều khiển phân tán, điều khiển giám sát hoặc chuẩn đoán lỗi từ xa qua Internet, tích hợp thông tin của hệ thống điều khiển và giám sát với thông tin điều hành sản xuất và quản lý công ty.